Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024.Т. 46. №1. C. 165-172. ISSN 2079-6641

ФИЗИКА
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-46-1-165-172
Научная статья
Полный текст на английском языке
УДК 551.524.7

Содержание выпуска

Read English Version

Результаты эксперимента по совместному лидарному и шар-баллоному зондированию тропосферы и стратосферы

В. Н. Маричев^\ast¹, В. А. Юшков², Н. В. Балугин², Д. А.  Бочковский^\ast¹

¹Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, площадь Академика Зуева, 1, Россия
²ФГБУ Центральная аэрологическая обсерватория Росгидромета, 141701, Московская область, г. Долгопрудный, ул. Первомайская, д. 3, Россия

Аннотация. Актуальная проблема климатических изменений требует изучения изменения состава и свойств атмосферы, влияющих на ее радиационный баланс. Получение знаний в данном направлении возможно на основе проведения регулярных измерений климатообразующих компонент и характеристик атмосферы и их последующего анализа. Существуют контактные и дистанционные методы и средства зондирования атмосферы на ее разных высотных уровнях, включая аэрологические, самолетные, спутниковые, лидарные и ракетные. В настоящей работе предложена технология мониторинга аэрозольной компоненты на основе дистанционного (лидарного) и контактного (аэрологического) оптического зондирования. Приводятся результаты одновременных дистанционных (лидарных) и прямых (зондовых) измерений вертикального распределения аэрозольного наполнения тропосферы и стратосферы, осуществленных 27-30 января 2022 и 15-16 марта 2023 в Томске. Целью эксперимента было проведения совместных лидарно-балонных измерений и валидация аэрозольных профилей обратного рассеяния в верхней тропосфере и стратосфере для создания всепогодной системы лидарно-баллонного мониторинга пространственно-временных и микрофизических характеристик аэрозоля. Продемонстрировано хорошее согласие в полученных вертикальных профилях значения отношения обратного рассеяния R(H) для близких длин волн (528 и 532 нм для аэрозольного зонда обратного рассеяния и лидара, соответственно). Для восстановления микрофизических параметров аэрозоля при проведении совместных лидарно-баллонных экспериментов показана возможность расширения 2-х волновых (355 и 532 нм) лидарных измерений дополнительным набором длин волн(470, 850, 940 нм) с помощью оптического баллонного аэрозольного зонда.

Ключевые слова: стратосферный аэрозоль, температура атмосферы, лидар, аэрозольный зонд, многоволновое зондирование

Получение: 29.12.2023; Исправление: 27.02.2024; Принятие: 28.02.2024; Публикация онлайн: 07.03.2024

Для цитирования. Marichev V. N., Yushkov V. A., Balugin N. V., Bochkovsky D. A. Results of an experiment on joint lidar and balloon sounding of the troposphere and stratosphere // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024. Т. 46. № 1. C. 165-172. EDN: GLHXST. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-46-1-165-172.

Финансирование. Модернизация инструментария исследований — лидарного комплекса была проведена при поддержке проектом госзадания ИОА СО РАН, а проведение экспериментальных исследований и получение данных за счет гранта Российского научного фонда No 23-27-00057, https://rscf.ru/project/23-27-00057.

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут
ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^\ast Корреспонденция: E-mail: marichev@iao.ru, moto@iao.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Marichev V. N., Yushkov V. A., Balugin N. V., Bochkovsky D. A., 2024

© ИКИР ДВО РАН, 2024 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Israel Yu. A. Climate management is not such a wasteful idea, Profile, 2011. vol. 31 (In Russian).
  2. Baltensperger U., Barrie L., Wehrli С. WMO/GAW Expert Workshop on a Global Surface-based Network for Long Term Observations of Column Aerosol Optical Properties,WMO TD, 2005. vol. 1287, no. 162, pp. 144.
  3. Network for the detection of stratospheric change (NDSC), Informational brochure, 1992.
  4. Yueg K., McCormickm P., Chuw P. Retrieval of composition and size distribution of stratospheric aerosols with the SAGE II satellite experiment, J. Atmos. Ocean. Technol., 1986. vol. 3, pp. 371-380
  5. Naats I. E. Theory of multi-frequency lidar sounding of the atmosphere, 1980 (In Russian).
  6. Kondratyev K.Ya., Moskalenko N. I., Pozdnyakov D. V.Atmospheric aerosol, 1983. 152 pp. (In Russian)
  7. Pueschel R. F. Stratospheric aerosols: formation, properties, effects,Aerosol Sci., 1996. vol. 27, no. 3, pp. 383–402.
  8. Matvienko G. G. Lidar monitoring of cloud and aerosol fields, trace gas components and atmospheric meteorological parameters. IOA SB RAS: Tomsk, 2015. 450 pp. (In Russian)
  9. Balugin N. V., Fomin B. A., Yushkov V. A. Optical backscatter probe for balloon aerological measurements, News of the Russian Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and ocean., 2022. vol. 58, no. 3, pp. 365-372.
  10. Rosen J. M., Kjome N. T. Backscattersonde: a new instrument for atmospheric aerosol research, Applied optics, 1991. vol. 30, no. 12, pp. 1552-1561.
  11. Marichev V. N., Bochkovsky D.A. Lidar complex of a small station for high-altitude atmospheric sounding of the IAO SB RAS, Optics of the atmosphere and ocean, 2020. vol. 33, no. 05, pp. 399-406.
  12. Marichev V. N., Bochkovsky D. A., Elizarov A. I. Optical characteristics of stratospheric aerosol in Western Siberia based on the results of lidar monitoring in 2010–2021,Atmosphere and Ocean Optics, 2022. vol. 35, no. 09, pp. 717–721.
  13. Marichev V. N., Matvienko G. N., Yushkov V. A. Balugin N. V., Bochkovsky D. A. Lidar-balloon experiment to study stratospheric aerosol for climate observations and diagnostic tasks, Meteorology and Hydrology, 2022. vol. 11, pp. 41-45.
  14. Balugin N. V., Fomin B. A., Lykov A. D., Yushkov V. A. Assessment of the impact of stratospheric aerosol on the radiation balance of the stratosphere using optical backscatter balloon sounder data and radiation modeling, Meteorology and Hydrology, 2022. vol. 10, pp. 121-128.
  15. Ippolitov I. I., Komarov V. S., Mycelium A. A. Optical-meteorological model of the atmosphere for simulating lidar measurements and calculating radiation propagation. Sat. Spectroscopic methods of atmospheric sounding, 1985, pp. 144 (In Russian).

Сведения об авторах

Маричев Валерий Николаевич – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Россия, ORCID 0000-0002-7367-6605.


Юшков Владимир Александрович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, начальник отдела Физики высшых слоев атмосферы, ФГБУ Центральная аэрологическая обсерватория Росгидромета, г. Долгопрудный, Россия, ORCID 0009-0004-7251-8367.


Балугин Николай Владимирович – главный специалист, ФГБУ Центральная аэрологическая обсерватория Росгидромета, г.
Долгопрудный, Россия, ORCID 0009-0001-8029-8331.


Бочковский Дмитрий Андреевич – кандидат технических наук, научный сотрудник, Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Россия„ ORCID 0000-0002-9127-2065.